Comments
Description
Transcript
高度道路交通システム（ITS）と AI - 知識システム研究室
1 小 特 集 高度道路交通システム（ITS）と AI Intelligent Transportation Systems and Artificial Intelligence 狩野 均 Hitoshi Kanoh 筑波大学 電子情報工学系 Institute of Information Sciences and Electronics University of Tsukuba [email protected] keywords: transportation, traveler information, vehicle control, emergency management, electric payment. 1. 特集にあたって ITS（Intelligent Transportation Systems）は，交通 事故，渋滞などの道路交通問題の解決を目的に構築する 通流のシミュレーションについて，最近，複雑系で話題 となっているセルオートマトン（CA）の応用という立場 から解説する．CA の基本原理から米・英・独における 開発事例まで詳細かつ平易に解説されている． 新しい交通システムで，ナビゲーションの高度化，自動 料金収受システム，安全運転の支援などの開発分野から 構成されている[建設省]．ITS 市場は全産業への波及効 果を含めると約 100 兆円，107 万人の雇用創出と試算さ 2. ITS の概要 2.1. ITS とは れ[電気 99]，既に ITS マーケットに参入している有力企 ITS とは，情報・通信・制御技術を交通網の利用の改 業は１９５社におよんでいる．また，昨年トロントで行 善に適用した交通システムの総称であり，人と道路と車 わ れ た ITS 世 界 会 議 の 参 加 者 は 4661 名 ， IEEE 両を一体のシステムとして扱うところに特徴がある Transaction on ITS が今年 3 月から発刊されることなど， [Chen 99]． 学術の分野においても最近大きな注目を集めている． このような背景から多くの技術雑誌で ITS 関連の解 交通網の発展は世界中の人々に経済発展と生活向上 をもたらしたが，その反面で交通事故や渋滞による社会 説記事が企画されているが，これらは，国際標準化，通 損失や CO２による環境破壊が大きな問題となっている． 信ネットワーク，自動運転等に関するものが多い[青木 日本では，交通事故による死者は年間約１万人，損失は 99][重野 99][藤森 99][津川 99]．そこで本小特集では，ITS 約 4.4 兆円，また渋滞による損失は年間約 12 兆円と試 の中で特に人工知能と関連の深い３分野に限定して解説 算されている[電気 99]．これらの問題は従来型の道路イ をお願いした． ンフラの整備によって解決することは難しいと思われる． まず本稿では，ITS にあまりなじみのない読者を対象 として ITS の概要を平易に解説する． 山崎敏夫氏による「ナビゲーションシステム体系と今 ITS の目的は，これらの問題を解決し，人々に時間の 節約，生活と環境の向上，商業活動の生産性の改善をも たらすことである． 後の展開」では，ITS の中で唯一本格的に実用化されて いるカーナビを取りあげる．現状技術の理論体系を述べ るとともに，アフォーダンスの概念に基づいたマンマシ ン・パラレルモデルや人間の行動全体をサポートするラ イフナビ(Life Create and Support Navigation System) 2.2. している(A=Advanced, S=Systems)[Chen 99]． • 故・故障管理 青木正喜氏による「ITS における画像認識の現状と課 • データベース，統合情報提供サービス 士であるとの立場から，運転環境における視覚情報と画 • 加藤恭義氏による「セルオートマトン法による道路交 通シミュレーション」では，ITS の評価として重要な交 高 度 車 両 制 御 シ ス テ ム (AVCS: Vehicle control )：自動運転，車線追従，衝突回避 系における画像認識，ならびに最近の動向について概観 している． 高 度 旅 行 者 情 報 シ ス テ ム (ATIS: Traveler information )：経路案内，駐車場利用案内，地図 て系統的に解説する．自動運転システムは電子的副操縦 像認識応用について述べた後，画像入力，車載系・地上 高 度 交 通 管 理 シ ス テ ム (ATMS: Traffic management)：交通計画支援，交通信号制御，事 について，独創的なアイデアを展開している． 題」では，ITS 研究の半数以上を占める画像認識につい ITS の開発分野とユーザーサービス ISO では，ITS によるサービスを以下の８分野に分類 • 商 用 車 運 用 (CVO: Commercial vehicle operation）：商用車配備，商用車運行管理，道路 安全点検 2 • 高 度 公 共 交 通 シ ス テ ム (APTS: Public transport)：公共車両位置検知，料金表・時刻表・ 緊 急 管 理 シ ス テ ム (EMS: て，運営されている． ＜ ETC ： ノ ン ス ト ッ プ 自 動 料 金 収 受 シ ス テ ム ＞ 乗換え情報の提供 • （財団法人 道路交通情報通信システムセンター）によっ Emergency (Electronic Toll Collection System) ETC は，車載器と， management)：緊急時自動通報，緊急車両誘導， それに挿入して使う IC カード，料金所に設置される路 危険物・事故通報 側無線装置などで構成される．1999 年度には千葉地区を • 電子料金支払(EP: Electric payment) 中心とした主要料金所でＥＴＣサービスが開始され， • 安全(Safety ) 2002 年度までには全国約 730 ヶ所の料金所に，ＥＴＣ ITS は「自動化」の同義語ではなく，人間との関わり 合いが最も重要であると考えられている．ITS のサービ が導入される計画となっている． ＜ AHS ： 走 行 支 援 道 路 シ ス テ ム ＞ (Advanced スは旅行（運転）に必要な多くの情報・機能を提供して Cruise-Assist Highway System) いるが，これらは利用者の要求に対する新たな選択肢を ンサーなどから他の車両の状況や障害物等を認識し，通 提供しているにすぎない．交通問題を解決し，快適な旅 信を介してリアルタイムにドライバーの走行を支援する． 行を実現するためには，利用者の意思決定が重要な要因 AHS の実用化を目指し，建設省及び AHSRA（技術研究 となる．したがって，ヒューマンインターフェースや意 組合 走行支援道路システム開発機構）が研究開発をおこ 思決定支援システムが重要な研究課題となっている． なっている． 道路に設置されたセ ＜民間企業の製品＞ 2.3. MONET（トヨタ他） ：各車両のナビゲーションシステ ITS の技術分野 ITS の核となる技術は，情報・通信・制御である．[Chen ムとの間で，電話回線を利用したデータ通信を行うこと 99]では，ITS における現状技術をデータの計測・収集か により，道路交通情報やニュース，各種施設情報等をオ ら利用者の情報利用に至る情報連鎖に着目して，次のよ ンデマンド，リアルタイムで各車両のナビゲーションシ うにまとめている． ステムに提供する． INTER NAVI（ホンダ他）：インターネットを通じて ・データ収集 インフラ側：交通量検知，天候監視 インターナビ対応のホームページにアクセスすることに 車両側：自動車量認識，無停止計量 より，ドライブに役立つ様々な情報が得られるとともに， ・データ処理 位置情報を車載のナビに伝達して経路誘導が可能である． インフラ側：データ融合，自動事故検知 ナビ協調シフト（トヨタ／プログレ）：GPS ナビゲー 車両側：GPS，デジタル地図 ションからの道路情報と現在地情報により，これから走 ・データ通信 行する道路状況を読み取り，ドライバーの操作に合わせ インフラ側：静的通信，光ファイバ た適切なシフト制御を行う． 車両側：車両間通信，専用狭域通信 レーダークルーズコントロール（トヨタ／プログレ）： ・情報配信表示 レーザーレーダーセンサーをはじめとした各センサーか インフラ側：可変情報板，インターネット らの情報により，先行車と走行レーンを認識・判断し， 車両側：交通メッセージチャンネル 適切な車間距離を保ちながら追従走行を行う． ・情報利用 ふらつき運転検知機能（ホンダ／アコード） ：眠り運転 インフラ側：ランプ計測，都市交通制御 などの注意力が散漫な運転時に起きる車両の微妙なふら 車両側：経路案内，事故回避 つきを検知して，ドライバーに警告する． ＜団体・組織＞ 日本では，ITS を円滑に推進するため，1994 年に 3. ITS の実際 3.1. VERTIS が設立され，５省庁（建設，警察，通産，運輸， 日本の ITS 郵政）の連絡会議と民間企業・大学・関係団体との連携 日本の ITS については，建設省道路局の ITS ホームペ を図っている． ージ[建設]と道路新産業開発機構（HIDO）のホームペー 道路・交通・車両インテリジェント化推進協議会 ジ[HIDO]に詳しい解説がある．また，関連のリンクにつ (VERTIS ： Vehicle Road and Traffic Intelligence いては，[HIDO]が最も充実している． Society)は，1994 年 1 月，産学により組織され，ITS の ＜ VICS ： 道 路 交 通 情 報 通 信 シ ス テ ム ＞ Information and Communication System) (Vehicle 研究開発・実用化推進に関する必要な活動，海外関係団 VICS は， 体との情報交換・事業協力等のための窓口業務，関係省 道路上に設置したビーコンと FM 多重放送によって，渋 庁連絡会議，国内関係団体，学識経験者との情報交換と 滞情報・規制情報・道路案内・駐車場情報などをリアル 連携活動，ならびに ITS 世界会議日本委員会活動とその タイムに，カーナビに送るものである．VICS センター 事務局業務を行っている．米国の ITS アメリカ，欧州の 3 ERTICO に相当する． 技術研究組合 走行支援道路システム開発機構(略 称:AHS 研究組合)( AHSRA：Advanced Cruise- Assist Highway System Research Association)は，自動車や電 メーカーなどが参加．トラックなど商用車の運転支援シ ステムを開発，実用化し，貨物輸送の効率化を目指して いる． ＜その他の国＞ 米国，欧州，日本以外の国々の ITS 気・通信等の先端的な民間企業 21 社が連携して 1996 年 の取組みレベルは，ITS 情報の収集から包括的な立案， に設立した研究団体．道路と車両の協調により危険警告 整備に至るまで，大きく開きがある．オーストラリア， から運転補助等の安全で快適な走行を支援するための走 カナダ，韓国は ITS アメリカに類する組織を設立すると 行支援道路システムの研究開発が目的． ころまで進んでいる点で傑出している[ITS アメリカ 財 団 法 人 道 路 新 産 業 開 発 機 構 (HIDO ： Highway 97][HIDO 98]． Industry Development Organization)は，ITS など道路 経済の発展にともない急速にモータリゼーションが進 に関連する新しい産業分野に関する調査研究，開発プロ 展するアジア諸国では，ＩＴＳへの関心が高まっている． グラムの策定や広報といった活動を建設省の指導のもと 香港，マレーシア，タイでは，すでにＥＴＣ(自動料金収 で実施している建設省許可の公益法人． 受システム)が実用化され，中国，シンガポールでも試験 ナビゲーションシステム研究会(略称：ナビ研) 的運用を進めている．フィリピンではオーストラリアの (Navigation System Researcher’s Association)は，エレ ＳＣＡＴＳ(条件適応交通システム)の導入を決定．この クトロニクス，自動車，地図，ソフト，出版，商社など ＳＣＡＴＳは，現在，世界中の 36 都市，120 地域で運 の民間企業が集まり，1986 年に発足した．カーナビ用デ 用されており，他のアジア諸国でも注目している． ジタル地図の標準規格を提案，ナビ研 S 規格[ナビ研 97] として日本のカーナビに広く浸透している．現在 47 社 の会員企業により，フォーマットの高度化研究，フォー マット準拠製品の市場化などの活動を行っている[ナビ 4. ITS 関連の学会・国際会議 ITS 関連の学会としては，IEEE に ITS council が設立 され 1999 年１月からニュースレターを発行している 研]。 [IEEE]．このレターは，国際会議の案内，雑誌や書籍の 3.2. 世界の ITS 紹介，論文募集，各国の最新プロジェクトの紹介等，学 1996 年 １ 月 に 連 邦 運 輸 省 (DOT) は 会レベルの情報を入手するには最も手っ取り早い． 「Operation Time Saver」を発表し，2005 年までに 75 [IEEE]からダウンロードできる．また，Transactions on 大都市圏に大都市 ITS インフラを整備することを国家目 ITS は，今年３月に創刊される．これのカバーする分野 ＜米国＞ 標としている[HIDO]．1999 年５月現在で，36 大都市圏 で AI に関連の深いものは次の通り． に整備されている．現在アメリカ全土では交通事故によ Man-Machine Interfaces (displays, artificial speech), り年間 4 万 2000 人の死者，350 万人の負傷者が発生し， Decision systems (expert systems, intelligent agents) 安全性の向上が大きな課題となっていることから， Simulation (continuous discrete, real-time) IVI(Intelligent Vehicle Initiative)の研究開発が推進さ Imaging and Image Analysis, Signal Processing れている．情報提供，運転支援，車両制御までを含めた Control (adaptive, fuzzy, cooperative, neuro, large system) 自動車のインテリジェント化を目指す研究開発で，車両 国内の学会としては，電気学会の道路交通研究会が古 ごと(乗用車・トラック・バス・特別用途の車両)にプラ くから活動しており，調査専門委員会で報告書を出版し ットフォームの構築に取り組んでいる． ている[電気学会 99][電気学会 94]．情報処理学会の高度 欧州では，ITS の研究開発を推進するため 道路交通システム研究会と，電子情報通信学会の ITS 研 に欧州委員会の第 13 総局により，1996 年初頭に T-TAP 究でも研究会・シンポジウムを定期的に開催している[情 （交通テレマティクスアプリケーションプログラム）が 処][情処 99-1][ 情処 99-2][信学]． ＜欧州＞ 開始された．70 のプロジェクトからなり，利便性や安全 ＜ITS 世界会議＞ 道路交通のインテリジェント化に 性の向上，環境負荷の軽減などを目的としたアプリケー 関する研究成果の世界規模での情報交換及び実用化に関 ションの開発，実証を進めている[HIDO]． する国際協力の推進を目的とし，日米欧の提唱により また，1995∼1999 年に欧州横断ネットワーク上に多 1994 年から毎年開催されている．第 1 回から仏，日本， 様なテレマティクスサービスを導入する目的で，欧州委 米，独で，韓国，カナダで開催された．第７回(2000 年) 員会ＤＧVII によって TEN-T（欧州横断交通ネットワー はトリノ(イタリア)第 8 回はシドニー（オーストラリア） ク）が推進され，欧州における ITS 導入のキーとして期 で開催される．昨年行われた第 6 回では，世界 58 ヶ国 待されている． より政府関係者，学識経験者，民間企業など 4,661 名が T-TAP が 1996 年から支援する CHAUFFEUR（商用 参加．アメリカ・カナダ・EU・イタリア・マレーシア 車の自律型自動運転）は，欧州でのＡＨＳ研究開発プロ から大臣クラスが参加．会議で発表された技術論文は全 ジェクトの中核のひとつで，自動車メーカーと電子機器 部で約 540 本．日本からの論文は 162 本．先進安全自動 4 通信，計算機，制御の研究と応用に関する国際会議で， Vol.28,No.2 (1999)． [建設省] 建設省道路局 ITS ホームページ http://www.nihon.net/ITS/j-html/ [重野 99] 重野寛他：特集 ITS，情報処理 Vol.40, No.10 (1999)． [情処] 情報処理学会高度道路交通システム研究会のホ IEEE の ITS council が主催している．1999 年は早稲田 ームページ http://ysr.net.it-chiba.ac.jp/sigits/ 大学で，94 件の論文発表，84 件のポスターによる発表 [情処 99-1] 情報処理学会：高度道路交通システムシン 車，走行支援システム，衝突防止，電子決済，交通管理， 緊急サービスなどの個別システムの要素技術に関する発 表が多かった[HIDO 99]． ＜ITSC：ITS Conference＞ ITS における電子技術， が行われた．道路と車両の認識，車両制御，動的経路案 内，自動運転，道路インフラ，障害物検知，交通量の監 視，センシング，通信，制御等の論文セッションの他に， ポジウム資料 (1999)． [情処 99-2] 情報処理学会：高度道路交通システム研究 グループ研究報告 No.ITS-1,2,3，(1999)． ITS 標準，ITS と社会，ITS と法律等のパネルディスカ [信学] 電子情報通信学会 ITS 研究会のホームページ ッションも行われた．次回は，2000 年 10 月にアメリカ http://www.mlab.t.u-tokyo.ac.jp/ITS [津川 99] 津川定之：自動車の自動運転システム，人工 のデトロイトで開催される[ITSC 2000]． ＜IVS：Intelligent Vehicle Symposium＞ ITS にお け る 車 両 の 知 能 化 に 関 す る 国 際 会 議 で ， IEEE の IES(Industrial Engineering Society)が主催し，1989 年 から継続して日米欧で開催されている．早くから画像情 報，レーダー，通信などを応用した車両制御や運転支援 に関する技術を扱ってきた．1998 年は独のダイムラ・ベ ンツ社（当時）で 203 名の参加者を集めて行われた．こ の会議は，参加者全員が一堂に会して全体会議形式で行 知能学会誌，Vol.14, No.4，(1999)． [電気 99] 電気通信技術審議会答申，1999 年２月． [電気学会 99] 電気学会：道路交通における状況理解， 電気学会技術報告 (1999)． [電気学会 94] 電気学会：自動車経路誘導システム，電 気学会技術報告 (1994)． [ナビ研] ナビゲーションシステム研究会ホームページ http://www.naviken.or.jp/ われるため，少数の論文発表に対して質の高い討論が行 [ナビ研 97] われる．今回は，47 件の発表（日本からは 7 件）が行わ Guide Book S 規格(Version 2.2)，(1997)． [藤森 99] 藤森祥弘他：特集ノンストップ自動料金収受 システム，電気学会誌，Vol.119,No.10 (1999)． [Chen 99] Kan Chen, John C. Miles: ITS Handbook 2000 - Recommendations from the World Road Association (PIARC), Artech House (1999). [HIDO]（財）道路新産業開発機構 ITS ホームページ http://www.hido.or.jp/ITS/ [HIDO 98] 道路新産業開発機構：海外における ITS の 動き，(1998)． [HIDO 99] 道路新産業開発機構：ITS-Review Japan， No.10 (1999)． [IEEE] IEEE ITS council のホームページ れた．今回のトピックスとしては，画像・マイクロ波・ レーザー等による計測，ニューラルネットワーク・ファ ジィ論理等による制御，知能輸送システムに関する社会 的・経済的問題，リアルタイム交通量制御およびナビゲ ーション，が取り上げられた．次回は ITSC と前後して アメリカのデトロイトで開催される[IVS 2000]． 5. おわりに カーナビは、今やカー用品の売れ筋商品となっており、 その出荷台数も 500 万台に届こうとしている。現在では ナビゲーションシステム研究会：Format カーナビの画面を凝視することを禁止する法律も昨年施 http://www.ewh.ieee.org/tc/its/ [ITS アメリカ 97] ITS アメリカ：ITS 日米欧３極比較 レポートⅡ，道路新産業開発機構発行(1997)． [ITSC 2000] http://www.ewh.ieee.org/tc/its/2000/ 行されるなど、ヒューマンインターフェースの改善が強 [IVS 2000] 情報通信機を備えたカーナビがヒットするなど、車載 ITS 情報端末としての地位を確立したといえる。一方で、 http://www.ce.unipr.it/IV2000/ く望まれている． 本稿では ITS が目標とするユーザーサービスならび 著者紹介 に現状の ITS の概要について述べた．現状の ITS は，デ 狩野均（正会員） ータの収集・通信・表示に留まっており，交通問題を解 1980 年筑波大学大学院理工学研究科修士課程修了．同年， 決し，快適な旅行を実現するためにはユーザの判断が重 日立電線(株)入社．同社オプトロシステム研究所におい 要な要因となる．ITS をユーザの意思決定を支援する真 て光式移動体位置検知装置の開発，人工知能の応用に関 のインテリジェント・システムとするためには，ITS 分 する研究に従事．1993 年より筑波大学電子情報工学系． 野に AI 研究者が積極的に参画することが望まれている． 現在，同助教授．知識システム・遺伝的アルゴリズム・ 動的経路探索の研究に従事．工学博士．1992 年電気学会 参考文献 [青木 99] 青木正喜：ITS の動向，画像電子学会誌， 論文賞，1999 年 WSC4 論文賞受賞．認知科学会，情報 処理学会，IEEE 等各会員．